本书详细讲述了电器设计基本原理，针对电器的分析、设计和计算提供了必要的理论基础和计算方法。
本书包括电磁系统的磁路计算、电磁系统静态特性、电磁系统动态特性、电器发热理论及热计算、直流磁系统设计、永磁磁路和极化永磁机构、交流磁系统、电接触与电动力理论和电器电弧理论。同时，还介绍了电磁系统有限元温度场计算、动态特性仿真分析等计算机分析方法，以及应用于全电和多电飞机的航空电器设计技术。
本书可作为高等学校电气工程及其自动化、自动化等专业的本科生教材或教学参考书，也可作为电器相关专业研究生的教材和教学参考书；对于从事电器设计、制造、运行方面工作的电气工程技术人员，本书也具有一定的参考价值，可作为培训教材使用。
本教材是北航著名教授武建文教授团队的力作。
教材深入浅出地讲解电器设计基本原理，针对电器的分析和设计提供必要的理论基础和计算方法，并引入大量计算和仿真实例，方便读者理解和应用。
讲解了电器磁系统设计方法、电器发热理论及热计算、电接触与电动力和电器电弧理论，将电器各部分的结构、材料、工作原理及设计计算有机地综合成一个完整的体系。
结合航空多电/全电技术的最新发展，介绍了飞机高压直流和宽变频交流下电器设计要点。
阐明了物理本质和各参数间的内在联系，并列举了大量电器设计常用参数，以利于自学和应用。
可作为高等学校电气工程及其自动化、自动化等专业的本科教材或教学参考书，也可作为电器专业研究生的教材或教学参考书。
对于从事电器设计、制造、运维方面的电气工程技术人员具有一定的参考价值，可以作为培训教材使用。
为适应现代电器及航空电器发展的要求，本书主要任务是为电器的理论分析、特性计算和设计提供必要的理论基础和计算方法，建立电器基本知识体系，打好牢固的理论基础。本书主要内容包括电器磁系统动静态特性、热特性、电接触与电动力、电弧理论，在论述理论的基本规律和物理本质的基础上讲解计算和设计方法。
本书是在总结多年教学经验和科研成果基础上，借鉴王宝龄主编的《电磁电器设计基础》和《航空电器》编撰的。在体系上，将种类繁多的各类磁系统从原理上分为三大类(直流磁系统、永磁磁系统和交流磁系统)，将电器各部分的结构、材料、工作原理及设计计算有机地综合成一个完整的体系。结合多电/全电飞机的发展，介绍了航空高压直流和变频交流下电接触与电动力、开关电弧理论和故障电弧诊断方法。在内容上，力求成熟、实用，并反映新的发展。在叙述方式上，力求深入浅出，并突出物理实质和各参数间的内在联系，以利于自学。本书把起点放在已学过大学物理课的电磁部分和电路课的电路部分，但对所用到的重要基本概念和定律仍做了扼要的复习。本书增加了电磁系统有限元温度场计算、动态特性仿真分析等计算机分析方法。
书中编排了相当数量的例题、习题和思考题，其中有些习题是将正文中的某些概念、原理或公式推导移植改编而成，以加深读者的理解。请读者注意，标有*的内容为选学内容。
本书第1章、第2章和第7章由武建文教授编写，第3章、第4章和第8章由吴静副教授编写，第5章、第6章、第9章和第10章由佟子昂博士编写。全书由武建文教授统稿。
本书可作为高等工科院校电器及其控制专业以及其他相关专业的本科生和研究生教材或教学参考书，也可供电器工程技术人员参考。
在此，对王宝龄老师表示由衷的感谢！对参考文献作者及因疏忽未列入参考文献的作者在此表示感谢。感谢张缙涛等研究生参与磁路特性分析和文字编辑工作。
天津航空机电有限公司的王民强总师、贵州天义技术有限公司（电器公司）的刘俊堂副总师为本书提供了技术资料，在此表示由衷的感谢！
对本书主审王建华教授表示最诚挚的感谢！
由于水平所限，不当和错误之处敬请读者批评指正。
武建文
2023年2月
武建文，博士，毕业于西安交通大学电器专业。现任北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院教授、博士生导师。主要从事电器电弧理论与应用、智能电器设计、开关设备故障诊断等方面的研究工作。主持国家自然科学基金6项，主持国家自然科学重点基金和工信部行业专项重大项目子课题。获2019年中国机械工业协会技术发明一等奖、2013年北京市高等教育教学成果奖一等奖、2022年中国航空学会科技进步一等奖等。共发表论文180余篇，出版专著2部，获授权发明专利30余项。 IEEE高级会员，现任《电工技术学报》编委。
吴静，博士，毕业于清华大学电气工程专业。现任北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院副教授。主要从事电磁场理论及其应用方面的研究工作。主持国家自然科学基金、国防技术基础等项目，发表论文40余篇，获授权发明专利10项；获2020年北京市科技进步二等奖、中国计量测试学会科技进步二等奖等。现为中国电工技术学会电磁检测专委会委员。
佟子昂，博士，毕业于北京航空航天大学电机与电器专业。现于北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院从事博士后研究工作。主要从事航空电弧理论与应用、智能电器设计、电能质量控制等方面的研究工作。主持中国博士后科学基金和北京市自然科学基金，共发表论文18篇，获授权发明专利 3项。
获2022年中国航空学会科技进步一等奖。
目录
Contents
前言
第1章概论
1.1电器定义
1.1.1电器应用
1.1.2电器的分类
1.1.3电器应用环境及特征
1.1.4对航空电器等特殊应用的要求
1.2典型电器的结构原理
1.2.1电磁式继电器
1.2.2接触器
1.3电器学的主要理论范畴
1.4电器技术的发展简史及其展望
第2章电磁系统的磁路计算
2.1磁场
2.1.1磁感应强度
2.1.2磁力线、磁通量及磁通管
2.1.3高斯定理
2.1.4磁导率及磁场强度
2.1.5安培环路定律
2.1.6标量磁位、等磁位面及磁场的图形
2.2磁路
2.2.1磁动势、磁通、磁阻和磁压降
2.2.2等效磁路图
2.2.3磁路的基尔霍夫二定律
2.2.4算例
2.3磁性材料
2.3.1软磁材料
2.3.2永磁材料的主要特性、种类和性能参数
2.4几种典型直流磁系统及其磁通分布
2.4.1拍合式
2.4.2吸入式
2.4.3旋转式
2.5气隙磁导计算
2.5.1磁极之间磁力线的分布规律
2.5.2解析法计算气隙磁导
2.5.3分割磁场法计算气隙磁导
2.5.4经验公式(曲线)法
2.6不计漏磁时的简单磁路计算
2.7磁系统的磁通分布及漏磁系数
2.7.1磁系统的微分方程
2.7.2铁心中的磁通和漏磁系数
2.8考虑漏磁时的简单磁路的计算
2.9复杂磁路计算
小结
习题与思考题
电器设计基础
目录
第3章电磁系统静态特性
3.1磁场的能量
3.2电磁铁的能量转换和吸力计算公式
3.2.1吸力计算的一般公式
3.2.2实用的吸力计算公式
3.3麦克斯韦吸力公式
3.4典型电磁铁的静吸力特性
3.4.1拍合式电磁铁
3.4.2吸入式电磁铁
3.4.3旋转式电磁铁
3.4.4具有磁分路器的磁系统
小结
习题与思考题
第4章电磁系统动态特性
4.1返回装置、触头系统及反力特性
4.1.1触头处于闭合状态
4.1.2触头的断开过程
4.1.3触头的闭合过程
4.1.4开关电器的反力特性
4.2静吸力特性与反力特性的配合
4.3电磁铁的吸合过程和吸合时间
4.3.1吸合触动时间
4.3.2吸合运动时间
4.4减少吸合时间的方法
4.4.1最优储备系数
4.4.2合理配合吸力和反力特性
4.4.3加速运动的方法
4.5电磁铁的释放过程和释放时间
4.5.1释放触动时间
4.5.2释放运动时间
4.6延缓释放时间的方法和计算
4.6.1延时电路
4.6.2阻尼套筒式延时电磁铁
4.6.3释放延时的调整方法
4.6.4释放延时的计算方法
小结
习题与思考题
第5章电器发热理论及热计算
5.1电器的发热和允许温升
5.1.1电阻损耗
5.1.2电器导体变频交流电阻和磁系统涡流磁滞损耗
5.1.3允许温度及温升
5.2电器的散热方式
5.2.1热传导
5.2.2对流
5.2.3热辐射
5.2.4牛顿散热公式和综合散热系数
5.2.5大气压力对航空电器温升的影响
5.3线圈的作用和结构特点
5.4线圈的热计算
5.4.1线圈的热平衡方程式
5.4.2长期工作制
5.4.3短时工作制
5.4.4反复短时工作制
5.4.5线圈温升的实际情况
5.5线圈的设计方法
5.5.1基本计算公式
5.5.2线圈设计方法
5.5.3线圈参数改变时的换算
*5.6利用仿真软件分析电器热场
5.6.1热特性仿真软件介绍
5.6.2接触器热特性模型建立
5.6.3灭弧系统通电导体发热分析
5.6.4操动机构线圈发热分析
5.6.5接触器散热特性
5.6.6热量传递分析及参数计算
5.6.7热特性结果分析
小结
习题与思考题
本章附录
附录A漆包线的品种、规格和性能特点
附录B漆包线规格及参数表
第6章直流磁系统设计
6.1电磁铁的磁效率、机械效率和重量经济性指标
6.1.1电磁铁每次动作所做的机械功
6.1.2磁效率
6.1.3有效功和机械效率
6.1.4重量经济性指标
6.2直流电磁铁的设计步骤
6.2.1初步计算
6.2.2复算
6.3双绕组电磁铁的设计特点
6.3.1起动绕组
6.3.2保持绕组
6.3.3电子控制双绕组线圈
6.4PWM控制单绕组设计
6.5灵敏磁系统的设计特点
6.5.1功率经济性指标的关系式
6.5.2影响功率经济性指标的因素
6.5.3灵敏磁系统的设计步骤
6.6电磁铁设计中的相似法
6.7利用仿真软件进行磁路分析
6.7.1参数的确定与静态电磁场的仿真
6.7.2模型参数设置
6.7.3激励设置
6.7.4求解设置
6.7.5运动区域的设置
6.7.6仿真结果
小结
习题与思考题
第7章永磁磁路和极化永磁机构
7.1永磁磁路的计算方法
7.1.1永磁磁路第一类任务
7.1.2永磁磁路第二类任务
7.1.3永磁磁路开路工作点确定
7.2极化电磁机构的作用原理、特点及基本类型
7.3极化电磁机构的特性分析
7.4永磁机构工作原理及特性分析
7.4.1双稳态永磁机构原理及特性分析
7.4.2单稳态永磁机构原理及特性分析
小结
习题与思考题
第8章交流磁系统
8.1交流磁系统的特点
8.1.1磁链守恒
8.1.2涡流和磁滞损耗
8.1.3电磁吸力脉动现象
8.2交流磁系统的等效磁路图
8.2.1无短路环且不考虑铁损及漏磁
8.2.2有短路环且不考虑铁损及漏磁
8.2.3导磁体的铁损
8.2.4等效磁路图
8.3交流磁路计算
8.3.1第一类任务的计算
8.3.2第二类任务的计算
8.4交流电磁铁的吸力
8.4.1加短路环后的吸力
8.4.2三相交流电磁铁的吸力
小结
习题与思考题
第9章电接触与电动力理论
9.1电接触种类
9.2接触电阻
9.2.1接触电阻物理本质
9.2.2收缩电阻
9.2.3膜电阻
9.2.4接触电阻的经验公式
9.3触头的发热和熔焊
9.3.1触头的温升
9.3.2接触
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